پاد ماده

دانشمندان در جستجوی ذرات پادماده به جای مانده از جهان اولیه هستند. نتایج جدید به دست آمده به وسیله رصدخانهپرتوایکس چاندرا (ناسا ) و همچنین رصد خانه پرتو گامای کمپتن نشان می دهد که این موضوع قدم به قدم پیچیده تر می شود.

نمایی از خوشه گلوله ای که در فاصله 3.8سال نوری از زمین قرار دارد. این تصویر ترکیبی است از تصاویری که توسط  رصد خانه چاندرا،تلسکوپ فضایی هابل و تلسکوپ ماژلان در شیلی گرفته شده است.

پاد ماده در واقع از ذرات بنیادی تشکیل شده است  که هر کدام از آنها  جرمی برابر ماده متناظر خود –الکترون ها، پروتونها و نوترونها-دارند. اما دارای بار مخالف آن و خاصیت مغناطیسی هستند.مثلا پادماده ی الکترون، ذره ای به نام پوزیترون است، که همان جرم و خصوصیات الکترون را داراست ولی بارش مثبت است.

هنگامی که ماده و ضد ماده با هم برخورد می کنند براساس فرمول معروف انیشتین  E=mc2   هر دوی آنها از بین رفته و انرژیتولید می شود. براساس نظریه بیگ بنگ یا انفجار بزرگ جهان اولیه بلافاصله پس از انفجار، آکنده از ماده و ضد ماده بوده اما بیشتر این مواد از بین رفته و به دلیل اینکه  مقدار ماده موجود کمی_به اندازه یک تریلیونیم_بیشتر از پاد ماده بوده است. حداقل در جهان پیرامونی ما تنها ماده به جا مانده است. با این حال دانشمندان معتقدند ضد ماده در پدیده های فوق العاده قدرتمندی همچون جت های  نسبیتی آزاد شده توسط سیاهچاله ها و تپ اختر ها تولید می شود، ولی تا کنون شواهدی دال بر وجود پاد ماده باقی مانده از جهان اولیه یافت نشده است.

در اینجا این سوال مطرح میشود  که پاد ماده اولیه چگونه می تواند تا کنون حفظ شده باشد؟ براساس نظریات، درست بعد از انفجاربزرگ جهان وارد دوره ای بسیار غیر عادی به نام دوره تورم (انبساط)  شد ،دوره ای که جهان با سرعتی فزاینده  در کسری از ثانیه منبسط شد.

تحقیقات اخیر برای یافتن ضدماده در کیهان

Gary Steigman از دانشگاه ایالت اهایو ومجری این پروژه دراین رابطه می گوید: " اگر بنارا براین بگذاریم که توده های ماده و پاد ماده در جهان اولیه درکناریکدیگرقرارداشته اند، بنابراین پس ازانبساط یکباره ی جهان، این توده ها هم اکنون درفاصله بسیاردوری ازهم قراردارند به طوری که در میدان قابل دید ما قرار ندارند و شاید ماهرگز موفق به دیدن آنها نشویم. اما در عین حال ممکن است این توده ها درفواصلی کمتراز این، همچون ابرخوشه ها یا خوشه ها از هم قرارداشته باشند و این امکانی است که جذابیت بیشتری برای ما دارد."

اگر این فرض درست باشد؛ پس برخورد بین دو خوشه کهکشانی یعنی بزرگترین ساختار گرانشی شناخته شده در جهان، میتواند شواهدی در مورد پاد ماده در اختیار ما قرار دهد. در اینگونه برخورد ها بر اثر دمای فوق العاده زیادی که ایجاد میگردد از گاز های داغ کهکشان پرتوهای ایکس ساطع می گردد. حال اگر بعضی از این گازها که متعلق به یکی از دو خوشه است حاوی پاد ماده باشد؛ بر اثر برخورد، این پاد ماده از بین رفته وهمراه با پرتو ایکس پرتوهای گاما نیز ساطع می گردد.

دانشمندان برای بررسی این موضوع  به وسیله رصد خانه های چاندرا وکمپتون  برخورد دو خو شه  بسیار بزرگ کهکشانی که اصطلاحاً خوشه گلوله ای- Bullet Cluster _نامیده میشود را مورد مطالعه قرار داده اند. این خوشه ها با سرعت بسیار بالایی با یکدیگر برخورد کرده اند . خوشه گلوله ای با توجه به فاصله نسبتا کم و موقعیت دید مطلوبی که از زمین دارد  مکان بسیار ایده آلی برای آزمایش و جستجوی نشانه هایی از پاد ماده است.

Steigman می گوید: "خوشه گلوله ای وسیع ترین مقیاسی است که تا به حال به منظور مطالعه پاد ماده مورد بررسی قرار گرفته است و ما در حال جستجوی خوشه های کهکشانی هستیم که از مقدار زیادی پادماده تشکیل شده باشند."
 میزان پرتو های ایکس  مشاهده شده توسط رصد خانه چاندرا و دیده نشدن پرتو های گاما توسط رصد خانه کمپتون نشان می دهد که مقدار پاد ماده موجود در خوشه گلوله ای چیزی کمتر از سه قسمت در میلیون می باشد علاوه بر این ، نتایج به دست آمده از شبیه سازی  ادغام این خوشه نشان می دهد که  در خوشه هایی با این  اندازه (65 میلیون سال نوری _براساس برآوردی که ازاندازه این خوشه ها قبل از برخورد به عمل آمده است ) مقدار پاد ماده موجود بسیار کم است.

Steigman می افزاید: "برخورد ماده و پاد ماده موثر ترین فرایند تولید انرژی در جهان است، اما احتمالا تنها در مقیاس های بسیار بزرگ اتفاق نمی افتد. به هر حال من  مأیوس نمی شوم و درحال برنامه ریزی برای مطالعه دو خوشه کهکشانی دیگر هستم که به تازگی کشف شده اند. یکی از سوالاتی که کشف پاد ماده به پیدا کردن جواب آن کمک می کند این است که  دوره تورم ( انبساط) چه مدت به طول انجامیده است.